(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群が像側へ移動し、前記第３レンズ群が物体側へ移動し、前記第４レンズ群が物体側に凸状の軌跡で移動するズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに伴う前記第３レンズ群の移動量をｆ３ｓｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第２レンズ群の広角端における横倍率をβ２ｗ、ズーム比をＺとするとき、
０．０１０＜（｜ｆ３ｓｔ｜／ｆ３）／Ｚ＜０．０４５
−０．３３＜β２ｗ＜−０．２０
なる条件式を満足することを特徴とするズームレンズ。
【請求項２】
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１とするとき、
１．６＜ｆ１／ｆ３＜２．７
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ。
【請求項３】
広角端から望遠端へのズーミングに伴う前記第２レンズ群の移動量をｆ２ｓｔ、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２とするとき、
２．４＜｜ｆ２ｓｔ／ｆ２｜＜３．８
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のズームレンズ。
【請求項４】
前記第２レンズ群に含まれる各レンズの材料の平均屈折率をｎｄ２とするとき、
ｎｄ２＞１．８０
なる条件式を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項５】
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間に開口絞りを有し、ズーミングに際して前記第３レンズ群は前記開口絞りと異なる軌跡で移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項６】
前記第３レンズ群の全体あるいは一部は、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、撮影画像を光軸に対して垂直方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズームレンズ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のズームレンズと、該ズームレンズによって形成された像を受光する撮像素子を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
画像処理によって収差を補正する補正手段を有し、前記ズームレンズは、広角端における有効像円径が望遠端における有効像円径よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はズームレンズ及びそれを有する撮像装置に関し、特にビデオカメラ、銀塩写真用カメラ、デジタルカメラ、ＴＶカメラ、監視用カメラなどに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いる撮影光学系は、広画角、高ズーム比のズームレンズであることが要望されている。これらの要求に応えるズームレンズとして、物体側より像側へ順に、正、負、正、正の屈折力の第１〜第４レンズ群より成る４群ズームレンズが知られている。このうち、第２レンズ群を移動させて変倍を行い、第４レンズ群を移動させて変倍に伴う像面変動の補正を行うとともに、第４レンズ群でフォーカスを行うリヤーフォーカス式の４群ズームレンズが知られている（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２１５８１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、撮像装置に用いる撮影レンズ系（撮影光学系）には、広画角で高ズーム比(高倍率)であることが強く望まれている。また、撮像素子の高画素化に伴い、より高い光学性能を有していることが要望されている。一般に高ズーム比化を図るには、変倍用レンズ群の屈折力を高め、ズーミングのための移動量を増加させれば良い。しかしながらこのようにしたズームレンズはズーミングの際の収差変動が大きくなり、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。
【０００５】
このため広画角化及び高ズーム比化を図りつつ、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を得るには、ズームタイプ、各レンズ群の屈折力そして各レンズ群のレンズ構成等を適切に設定することが重要になってくる。特に前述したズームタイプのリヤーフォーカス式の４群ズームレンズでは、主たる変倍を行う第２レンズ群の結像倍率やズーム比に対する第３レンズ群のズーミングに伴う移動量等を適切に設定することが重要になってくる。
【０００６】
この他、第１、第２、第３レンズ群の焦点距離（パワーの逆数）やズーミングに伴う第２レンズ群の移動量等も適切に設定することが重要になってくる。
【０００７】
これらの構成を適切に設定しないと広画角化及び高ズーム比化を図りつつ、全変倍範囲にわたり高い光学性能を得るのが困難になってくる。
【０００８】
本発明は、広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズ及びそれを有する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群より構成され、広角端から望遠端へのズーミングに際して、前記第１レンズ群は不動であり、前記第２レンズ群が像側へ移動し、前記第３レンズ群が物体側へ移動し、前記第４レンズ群が物体側に凸状の軌跡で移動するズームレンズにおいて、広角端から望遠端へのズーミングに伴う前記第３レンズ群の移動量をｆ３ｓｔ、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記第２レンズ群の広角端における横倍率をβ２ｗ、ズーム比をＺとするとき、
０．０１０＜（｜ｆ３ｓｔ｜／ｆ３）／Ｚ＜０．０４５
−０．３３＜β２ｗ＜−０．２０
なる条件式を満足することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、広画角かつ高ズーム比で、全ズーム範囲にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図２】実施例１のズームレンズの諸収差図
【図３】実施例２のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図４】実施例２のズームレンズの諸収差図
【図５】実施例３のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図６】実施例３のズームレンズの諸収差図
【図７】実施例４のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図８】実施例４のズームレンズの諸収差図
【図９】実施例５のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１０】実施例５のズームレンズの諸収差図
【図１１】実施例６のズームレンズの広角端におけるレンズ断面図
【図１２】実施例６のズームレンズの諸収差図
【図１３】本発明の撮像装置の要部概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を用いて本発明のズームレンズ及びそれを有する撮像装置の実施例について説明する。本発明のズームレンズは、物体側より像側へ順に、正の屈折力の第１レンズ群、負の屈折力の第２レンズ群、正の屈折力の第３レンズ群、正の屈折力の第４レンズ群を有する。そしてズーミングに際して第２レンズ群と第３レンズ群と第４レンズ群が光軸上を移動する。
【００１３】
本発明のズームレンズは、第１レンズ群の物体側又は第４レンズ群の像側の少なくとも一方に屈折力のあるレンズ群が配置されていても良い。
【００１４】
図１は、本発明の実施例１のズームレンズのレンズ断面図である。図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例１のズームレンズの広角端（短焦点距離端）、中間のズーム位置、望遠端（長焦点距離端）における収差図である。数値実施例１のズームレンズはズーム比９．８１、広角端における撮影画角６９°である。図３は、本発明の実施例２のズームレンズのレンズ断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例２のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。数値実施例２のズームレンズはズーム比１１．７８、広角端における撮影画角６９°である。図５は、本発明の実施例３のズームレンズのレンズ断面図である。図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例３のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。数値実施例３のズームレンズはズーム比１９．４０、広角端における撮影画角６９°である。
【００１５】
図７は、本発明の実施例４のズームレンズのレンズ断面図である。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例４のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。数値実施例４のズームレンズはズーム比９．７９、広角端における撮影画角７５°である。図９は、本発明の実施例５のズームレンズのレンズ断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例５のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。数値実施例５のズームレンズはズーム比９．７９、広角端における撮影画角８２°である。図１１は、本発明の実施例６のズームレンズのレンズ断面図である。図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明の実施例６のズームレンズの広角端、中間のズーム位置、望遠端における収差図である。数値実施例６のズームレンズはズーム比２１．０、広角端における撮影画角６９°である。図１３は本発明のズームレンズを搭載するビデオカメラ（撮像装置）の要部概略図である。
【００１６】
数値実施例１乃至６のズームレンズは撮像装置に用いられる撮影レンズ系である。レンズ断面図において、左方が被写体側（物体側）で、右方が像側である。レンズ断面図において、Ｌ１は正の屈折力の第１レンズ群、Ｌ２は負の屈折力の第２レンズ群、Ｌ３は正の屈折力の第３レンズ群、Ｌ４は正の屈折力の第４レンズ群である。ＳＰは開口絞り（絞り）であり、第３レンズ群Ｌ３の物体側に位置しており、ズーミングに際して固定又は移動している。
【００１７】
Ｇは光学フィルター、フェースプレート等に相当する光学ブロックである。ＩＰは像面であり、デジタルスチルカメラやビデオカメラの撮影光学系として使用する際にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の撮像面が、銀塩フィルム用カメラのときはフィルム面に相当する。収差図において、球面収差はｄ線，ｇ線について示している。非点収差図においてΔＭ，ΔＳはメリディオナル像面、サジタル像面である。倍率色収差はｇ線によって表している。また、ＦｎｏはＦナンバーである。ωは半画角（度）である。尚、以下の各実施例において広角端と望遠端は変倍レンズ群（第２レンズ群）が機構上光軸上移動可能な範囲の両端に位置したときのズーム位置をいう。
【００１８】
各実施例では、広角端から望遠端へのズーミングに際して矢印のように、第２レンズ群Ｌ２は像側に移動し、第３レンズ群Ｌ３は被写体側に非直線的に移動することによって変倍を行っている。また、第４レンズ群Ｌ４を像側に凸状の軌跡で移動させることで変倍に伴う像面変動を補正している。また、第４レンズ群Ｌ４を光軸上移動させてフォーカシングを行うリアフォーカス式を採用している。第４レンズ群Ｌ４に関する実線の曲線４ａと点線の曲線４ｂは、各々無限遠物体と近距離物体にフォーカスしているときの変倍に伴う像面変動を補正するための移動軌跡である。このように第４レンズ群Ｌ４を物体側へ凸状の軌跡とすることで第３レンズ群Ｌ３と第４レンズ群Ｌ４間の空間の有効利用を図り、レンズ全長の短縮化を効果的に達成している。
【００１９】
又、望遠端において無限遠物体から近距離物体へフォーカスを行う場合には、矢印４ｃに示すように第４レンズ群Ｌ４を前方に繰り出すことで行っている。尚、第１レンズ群Ｌ１はフォーカスの為には光軸方向に固定であるが、収差補正上必要に応じて移動させてもよい。又、撮影時には、該第３レンズ群Ｌ３の全体または一部は、光軸に対して垂直方向の成分を持つように移動して、撮影画像を光軸に対して垂直方向に移動させている。これによりズームレンズが振動したときの撮影画像のブレを補正している。
【００２０】
図７、図９の実施例４、５において、絞りＳＰは広角端から中間のズーム位置まで被写体側に移動し、中間のズーム位置から望遠端までは像面側に移動している。この様に移動することで第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間の空間を有効利用し、レンズ全長（第１レンズ面から像面までの距離）の短縮と前玉有効径の小型化を図っている。
【００２１】
各実施例のズームレンズは、広画角でありながら前玉有効径が小さくなるように各要素を特定している。広画角のズームレンズはレンズ前玉（第１レンズ面）に入射してくる光線角度が大きいため、第１レンズ面から絞りＳＰまでの距離がズームレンズの小型化を図るときに重要な要素となる。小型化の為には、第２レンズ群Ｌ２にだけ変倍分担を持たせるのではなく、第３レンズ群Ｌ３にも変倍分担を持たせると、第１レンズ面から絞りＳＰまでの距離を短縮させることが出来、前玉有効径の小型化に有利な構成となる。各実施例のズームレンズは、撮影画角が６８°以上の広画角かつズーム比が１０〜２０程度の高倍率（高ズーム比）に対応し、全系のコンパクト化を図っている。
【００２２】
一般に各実施例におけるズームレンズにおいて、広画角化すると画角を広げただけ第１レンズ群の正のパワー（屈折力）が弱まる。このため、第２レンズ群Ｌ２のみで変倍比（ズーム比）を得るには第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量を増やす必要がある。しかし、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量を増やして変倍比を得る方法ではレンズ群中に大きな移動スペースが必要となり、前玉（第１レンズ面）と絞りＳＰの間隔が広がる。この結果として前玉有効径が増大してくる。これに対して各実施例では、第３レンズ群Ｌ３をズーミングの際の可動レンズ群とし、第３レンズ群Ｌ３にも変倍分担を持たせることで第２レンズ群Ｌ２のズーミングに伴う移動量を減らしている。これにより、前玉有効径の大型化を防いでいる。
【００２３】
このように高倍率化（高ズーム比化）に対して第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３とに変倍分担を持たせることで、前玉と絞りＳＰの間隔を必要最低限の長さとし、前玉有効径の大型化を防いでいる。
【００２４】
具体的には各実施例において、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第３レンズ群Ｌ３の移動量をｆ３ｓｔ、第３レンズ群Ｌ３の焦点距離をｆ３、第２レンズ群Ｌ２の広角端における横倍率をβ２ｗ、ズーム比をＺとする。このとき、
０．０１０＜（｜ｆ３ｓｔ｜／ｆ３）／ｚ＜０．０４５    ‥‥‥（１）
−０．３３＜β２ｗ＜−０．２０                        ‥‥‥（２）
なる条件式を満足している。ここで、広角端から望遠端へのズーミングに伴う第３レンズ群Ｌ３の移動量ｆ３ｓｔは、広角端と望遠端における第３レンズ群Ｌ３の像面に対する位置の差である。ただし、広角端から望遠端へのズーミングに際して、第３レンズ群Ｌ３が物体側へ移動するときの符号を負とし、像側へ移動するときの符号を正とする。移動量に関する定義は以下、同様である。
【００２５】
条件式（１）は、第３レンズ群Ｌ３に変倍分担を持たせ、更に、全系のコンパクト化を図るためのものである。条件式（１）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量が減り、レンズ全長の短縮化には有利であるが、第２レンズ群Ｌ２の変倍分担が大きくなり、前玉有効径が増大してくる。一方、上限値を上回ると、第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際して移動量が増え、レンズ全長が長くなり、小型化が困難になる。また、第３レンズ群Ｌ３のパワーが強まり、特に広角端において球面収差、軸上色収差を抑えるのが困難となる。
【００２６】
条件式（２）は、第２レンズ群Ｌ２の広角端における横倍率に関し、特に像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（２）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが弱まり、ズーミングに際しての移動量が大きくなり全系の小型化が困難になる。一方、上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２のパワーが強まり、ズーミングに際して像面湾曲の変動が増大し、これを軽減するのが困難となる。
【００２７】
各実施例において更に好ましくは条件式（１）、（２）の数値を次の如く設定するのが良い。
【００２８】
０．０１１＜（｜ｆ３ｓｔ｜／ｆ３）／ｚ＜０．０４３    ‥‥‥（１ａ）
−０．３３＜β２ｗ＜−０．２１                        ‥‥‥（２ａ）
更に好ましくは、条件式（１ａ）、（２ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００２９】
０．０１２＜（｜ｆ３ｓｔ｜／ｆ３）／ｚ＜０．０４２ ‥‥‥（１ｂ）
−０．３２＜β２ｗ＜−０．２２ ‥‥‥（２ｂ）
各実施例では以上の如く構成することにより、広画角かつ高ズーム比でズーム全域にわたり高い光学性能を有したコンパクトなズームレンズを得ることができる。各実施例において更に好ましくは次の諸条件のうち１以上を満足するのが良い。第１レンズ群Ｌ１の焦点距離をｆ１とする。広角端から望遠端へのズーミングに伴う第２レンズ群Ｌ２の移動量をｆ２ｓｔ、第２レンズ群Ｌ２の焦点距離をｆ２とする。第２レンズ群Ｌ２に含まれる各レンズの材料の平均屈折率をｎｄ２とする。このとき、
１．６＜ｆ１／ｆ３＜２．７ ‥‥‥（３）
２．４＜｜ｆ２ｓｔ／ｆ２｜＜３．８ ‥‥‥（４）
ｎｄ２＞１．８０ ‥‥‥（５）
なる条件式のうち１以上を満足するのが良い。
【００３０】
次の前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式（３）は、第１レンズ群Ｌ１と第３レンズ群Ｌ３のパワー配分に関し、主に望遠端において球面収差と軸上色収差を良好に補正するためのものである。条件式（３）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｌ１のパワーが強まるため、第２レンズ群Ｌ２でズーム比を得るのが容易になり、全系の小型化に対して有利となる。しかしながら高ズーム比化したときに望遠端において球面収差を良好に補正するのが困難となる。一方、上限値を上回ると、第１レンズ群Ｌ１のパワーが弱まるため、望遠端において軸上色収差は軽減するが、第２レンズ群Ｌ２で所定のズーム比を得るのに必要な移動量が増えるため全系の小型化が困難になる。
【００３１】
条件式（４）は、第２レンズ群Ｌ２のパワー配分に関する。条件式（４）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｌ２のズーミングに際しての移動量が少なくなるため前玉有効径の小型化に対して有利となる。しかしながら、所定の倍率を得るために第３レンズ群Ｌ３のズーミングに際しての移動量を増やせばならず、レンズ全長が伸びるため好ましくない。また、ズーミング時の像面湾曲の変化を抑えるのが困難となる。一方、上限値を上回ると、第２レンズ群Ｌ２の、ズーミングに際しての移動量が多くなるために前玉有効径が大型化するため好ましくない。
【００３２】
条件式（５）は、第２レンズ群Ｌ２を構成するレンズの材料の平均屈折率に関し、主に像面湾曲を良好に補正するためのものである。条件式（５）の下限値を下回ると、ペッツバール和がマイナス方向に大きくなり、ズーミングの際の像面湾曲の変動を抑えるのが困難となる。また、像面湾曲の変動を抑えるために第２レンズ群Ｌ２のパワーを弱めると、レンズ全長及び前玉有効径が大型化してくるため好ましくない。
【００３３】
尚、各実施例において、収差補正上更に好ましくは、条件式（３）〜（５）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３４】
１．６５＜ｆ１／ｆ３＜２．６５ ‥‥‥（３ａ）
２．５＜｜ｆ２ｓｔ／ｆ２｜＜３．７ ‥‥‥（４ａ）
ｎｄ２＞１．８３ ‥‥‥（５ａ）
より更に好ましくは、条件式（３ａ）〜（５ａ）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
【００３５】
１．７＜ｆ１／ｆ３＜２．６ ‥‥‥（３ｂ）
２．７＜｜ｆ２ｓｔ／ｆ２｜＜３．５ ‥‥‥（４ｂ）
２．０＞ｎｄ２＞１．８３ ‥‥‥（５ｂ）
各数値実施例では以上のように各レンズ群を構成することによって、レンズ系全体を小型化し、簡易なレンズ構成にもかかわらず、全ズーム範囲、又、物体距離全般にわたり高い光学性能を得ている。
【００３６】
特に各実施例によれば、画角が６８°以上の広画角で、かつ１０〜２０倍程度の高倍率（高ズーム比）に対応したズームレンズが得られる。更に、全系がコンパクトで広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり、又無限遠物体から至近距離物体に至る全物体距離にわたり高い光学性能を有したズームレンズが得られる。各実施例において、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズ群Ｌ３の間に絞りＳＰを有し、ズーミングに際して第３レンズ群Ｌ３は絞りＳＰと独立に（異なる軌跡で）移動するのが良い。
【００３７】
一般に、広画角、高ズーム比化すると、ズーミングにおける変倍用のレンズ群の移動量が増大するため、絞りＳＰの位置を前玉側（第１レンズ群Ｌ１側）に近づける事が前玉有効径の大型化を抑える上で重要となってくる。その為、実施例４、５のズームレンズでは、絞りＳＰを広角端から中間のズーム位置にかけて物体側へ繰り出すことで前玉有効径を決める焦点距離位置で第１レンズ群と絞りＳＰの間隔を小さくして、更なる前玉有効径の小型化を図っている。
【００３８】
絞りＳＰは第３レンズ群Ｌ３の物体側に配置することで入射瞳位置を前玉側に寄せている。各実施例のズームレンズでは、前玉有効径を決める入射光束は広角端あるいは広角端よりも少し望遠側によったズーム位置となる。このため、このズーム位置で絞りＳＰを前玉側に最も近接するように配置することが前玉有効径の小型化に有効である。また、このズーム位置で絞りＳＰを前玉側に近接配置することで、広角端においてＦナンバーを決める軸上光束が小さくなるため、絞り径を小さくすることが出来、結果としてレンズ外観をコンパクトにする上で有効である。
【００３９】
各実施例のズームレンズを画像処理によって収差を補正する補正手段を有する撮像装置に用いたときには、広角側での有効像円径が望遠端での有効像円径よりも小さくなるように画像処理を行っても良い。各実施例のズームレンズを画像処理によって収差を補正する補正手段を有する撮像装置に用いたときには、諸収差のうち歪曲収差の補正を電気的な画像処理によって補正しても良い。特に広角側においては最大撮影範囲（有効径円径）に対して小さい撮像範囲とし、歪曲収差の補正を行えば、更なる前玉有効径の小型化が容易になる。
【００４０】
各実施例のズームレンズは、広角端から望遠端へのズーミングに際し、第１レンズ群は不動（固定）で、第２、第３、第４レンズ群を移動させることで、高ズーム比でありながら高性能を維持し、かつ少ない移動レンズ群数で高ズーム比化を実現している。特に、変倍作用を持つ第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を強くし、高ズーム比でありながら、少ない移動量で高変倍するようにしている。この時、第２レンズ群Ｌ２の負の屈折力を強くすると、第２レンズ群Ｌ２中での収差補正が困難となるが、第２レンズ群Ｌ２を物体側から像側へ順に負レンズを３枚用いて第２レンズ群Ｌ２の屈折力を適切にしている。これにより、高ズーム比と高性能化を図っている。
【００４１】
各実施例において第１レンズ群Ｌ１は物体側より像側へ順に、負レンズ、正レンズ、正レンズより成っている。具体的には第１レンズ群Ｌ１は物体側から像側へ順に、負レンズ、物体側が凸面の正レンズ、物体側が凸面でメニスカス形状の正レンズより成っている。第３レンズ群Ｌ３は物体側より像側へ順に、正レンズ、負レンズ、正レンズより成っている。第４レンズ群Ｌ４は、物体側から像側へ順に、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズより成っている。
【００４２】
以上のように各レンズ群を構成することによって、撮影画角が６８°以上の広画角であり、また、ズーム倍率も１０〜２０倍程度の高倍率に対応したズームレンズを得ている。また、全系がコンパクトで広角端から望遠端に至る全ズーム範囲にわたり、又無限遠物体から至近物体に至る全物体距離にわたり高い光学性能を得ている。
【００４３】
以下に、実施例１〜６に各々対応する数値実施例１〜６を示す。各数値実施例において、ｉは物体側からの面の順番を示し、ｒｉは第ｉ番目（第ｉ面）の曲率半径、ｄｉは第ｉ＋１面との間の間隔、ｎｄｉ、νｄｉはそれぞれｄ線を基準とした第ｉ番目の光学部材の材料の屈折率、アッベ数を示す。数値実施例１においてｒ１４は設計上用いたダミー面である。また、数値実施例１〜６で最も像側の８つの面は光学ブロックに相当する平面と設計上用いたダミー面である。非球面形状は光軸からの高さＨの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてＸとする。光の進行方向を正としＲを近軸曲率半径、ｋを円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８を各々非球面係数とする。このとき
【００４４】
【数１】
0005455665.tif 000002
【００４５】
なる式で表している。＊は非球面形状を有する面を意味している。「ｅ−ｘ」は１０−ｘを意味している。ＢＦはバックフォーカスであり、最終レンズ面から像面までの空気換算長である。尚、各数値実施例において絞りＳＰとダミー面を１つの群として示している。また最も像側の８つの面（平面）も１つの群として示している。従って全体としては、６つの群より成っているものとして示している。又、前述の各条件式と数値実施例における諸数値との関係を表−１に示す。
【００４６】
数値実施例１
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1         53.041    1.35   1.84666    23.9       33.00
2         27.668    6.05   1.60311    60.6       29.80
3       -440.882    0.18                         28.80
4         24.922    3.45   1.69680    55.5       25.20
5         74.134  (可変)                         24.30
6        147.266    0.70   1.88300    40.8       14.60
7          7.285    2.97                         10.90
8       -111.952    0.60   1.80610    33.3       10.70
9         29.523    1.22                         10.40
10        -25.404    0.60   1.80400    46.6       10.40
11         40.496    0.27                         10.50
12         20.278    1.94   1.92286    18.9       10.80
13        -54.086  (可変)                         10.70
14          ∞       0.00                          8.65
15(絞り)    ∞     (可変)                          8.65
16*        10.402    3.01   1.58313    59.4       10.40
17       -129.903    4.39                         10.00
18         56.301    0.60   1.80518    25.4        8.10
19         10.489    0.59                          7.80
20*        21.401    2.23   1.58313    59.4        8.00
21        -36.073  (可変)                          8.30
22         13.790    3.07   1.69680    55.5        9.40
23        -22.255    1.10   1.84666    23.9        9.10
24       -236.089  (可変)                          8.90
25          ∞       0.19   1.54400    60.0       20.00
26          ∞       0.26   1.54400    60.0       20.00
27          ∞       0.80   1.51400    70.0       20.00
28          ∞       0.19   1.54400    60.0       20.00
29          ∞       1.00                         20.00
30          ∞       0.50   1.49000    70.0       20.00
31          ∞       1.00                         20.00
32          ∞                                 20.00
像面        ∞   
非球面データ
第16面
K =-8.66524e-001  A 4=-1.99723e-006  A 6= 7.05266e-008  A 8= 6.79053e-010  
第20面
K =-4.10770e-001  A 4=-2.43478e-005  A 6= 1.73933e-008  A 8=-1.14367e-011  
各種データ
ズーム比      9.81 
焦点距離       4.63    20.22    45.45 
Fナンバー      1.85     2.61     2.88
半画角（度）   34.50     8.95     4.01 
像高           3.19     3.19     3.19
レンズ全長    78.39    78.39    78.39 
BF             9.14    13.16    11.56 
d 5            1.01    16.10    21.46
d13           22.93     7.84     2.48 
d15            6.40     2.56     2.25 
d21            4.60     4.42     6.33 
d24            5.87     9.88     8.29 
入射瞳位置    19.28    85.33   164.38 
射出瞳位置   3663.98   -74.97  -105.06 
前側主点位置  23.92   100.09   190.17 
後側主点位置  -4.64   -20.22   -45.45 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      36.96        11.03         2.61         -4.16
2    6      -7.42         8.30         0.39         -6.55
3   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
4   16      21.11        10.82        -1.21         -9.73
5   22      21.02         4.17        -0.07         -2.48
6   25       ∞           3.94         1.64         -1.64
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -70.02
2       2     43.38
3       4     52.37
4       6     -8.70
5       8    -28.93
6      10    -19.34
7      12     16.18
8      16     16.65
9      18    -16.10
10      20     23.37
11      22     12.66
12      23    -29.09
数値実施例２
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1         58.332    1.35   1.84666    23.9       32.71
2         30.014    5.95   1.60311    60.6       30.55
3       -346.123    0.18                         29.74
4         26.455    3.41   1.69680    55.5       26.23
5         73.102  (可変)                         25.29
6        111.783    0.70   1.88300    40.8       14.38
7          7.319    3.18                         10.88
8        -40.681    0.60   1.80610    33.3       10.66
9         32.642    1.21                         10.44
10        -24.800    0.60   1.80400    46.6       10.43
11        233.561    0.10                         10.63
12         23.740    1.93   1.92286    18.9       10.86
13        -44.341  (可変)                         10.81
14(絞り)    ∞     (可変)                          8.69
15*         9.606    3.09   1.58313    59.4       10.24
16       -108.880    4.17                          9.80
17         40.285    0.60   1.80518    25.4        8.20
18          8.806    0.61                          7.96
19*        17.286    2.10   1.58313    59.4        8.03
20       -122.311  (可変)                          8.28
21         12.947    3.06   1.69680    55.5        9.22
22        -23.084    1.00   1.84666    23.9        8.89
23       -168.951  (可変)                          8.69
24          ∞       0.31   1.54400    60.0       20.00
25          ∞       1.00   1.51400    70.0       20.00
26          ∞       0.26   1.54400    60.0       20.00
27          ∞       0.31   1.54400    60.0       20.00
28          ∞       1.15                         20.00
29          ∞       0.50   1.49000    70.0       20.00
30          ∞       0.48                         20.00
31          ∞                                 20.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-8.27323e-001  A 4= 5.43055e-006  A 6= 1.08902e-007  A 8=-9.01539e-010  
第19面
K =-2.21028e-001  A 4=-3.76064e-005  
各種データ
ズーム比     11.78 
焦点距離       4.37    21.00    51.42 
Fナンバー      1.85     2.61     2.88 
半画角（度）   34.49     8.13     3.34 
像高           3.00     3.00     3.00 
レンズ全長    79.69    79.69    79.69 
BF             8.85    12.74    10.38 
d 5            0.94    18.37    24.59 
d13           26.18     8.75     2.53 
d14            6.38     2.43     2.24 
d20            3.50     3.56     6.11 
d23            5.63     9.52     7.16 
入射瞳位置    19.03    95.84   200.22 
射出瞳位置  -205.85   -57.21   -95.71 
前側主点位置  23.31   109.14   224.02 
後側主点位置  -4.35   -20.98   -51.40 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      39.98        10.89         2.52         -4.14
2    6      -7.91         8.32         0.21         -6.93
3   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
4   15      21.79        10.56        -3.56        -10.66
5   21      19.10         4.06         0.00         -2.35
6   24       ∞           4.01         1.60         -1.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -74.65
2       2     46.07
3       4     57.76
4       6     -8.90
5       8    -22.38
6      10    -27.86
7      12     16.99
8      15     15.28
9      17    -14.12
10      19     26.12
11      21     12.33
12      22    -31.68
数値実施例３
面データ
面番号       r        d      nd         半d       有効径
1         58.055    1.35   1.84666    23.9       31.94
2         30.837    6.05   1.60311    60.6       29.98
3       -316.361    0.18                         29.01
4         26.910    3.40   1.69680    55.5       27.35
5         69.580  (可変)                         26.76
6        136.315    0.70   1.88300    40.8       14.20
7          7.214    3.16                         10.75
8        -50.295    0.60   1.80610    33.3       10.52
9         35.547    0.90                         10.31
10        -26.926    0.60   1.80400    46.6       10.31
11         61.991    0.08                         10.50
12         19.958    1.88   1.92286    18.9       10.73
13        -60.936  (可変)                         10.67
14(絞り)    ∞     (可変)                          9.49
15*        10.411    3.48   1.58313    59.4       11.60
16        -39.102    5.20                         11.20
17       -158.764    0.60   1.80518    25.4        8.89
18          8.539    0.44                          8.60
19*        13.856    2.34   1.58313    59.4        8.57
20        -75.807  (可変)                          8.84
21         15.612    2.33   1.69680    55.5       10.16
22        -43.920    1.00   1.84666    23.9        9.97
23        -51.313  (可変)                          9.84
24          ∞       0.31   1.54400    60.0       20.00
25          ∞       1.00   1.51400    70.0       20.00
26          ∞       0.26   1.54400    60.0       20.00
27          ∞       0.31   1.54400    60.0       20.00
28          ∞       1.15                         20.00
29          ∞       0.50   1.49000    70.0       20.00
30          ∞       0.48                         20.00
31          ∞                                20.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-1.15201e+000  A 4= 2.01901e-005  A 6=-1.58643e-007  A 8=-9.01539e-010  
第19面
K = 4.09719e+000  A 4=-1.96998e-004  A 6=-2.35577e-006  
各種データ
ズーム比     19.40 
焦点距離       4.37    25.51    84.70
Fナンバー      1.85     2.61     2.88 
半画角（度）   34.49     6.71     2.03 
像高           3.00     3.00     3.00
レンズ全長    86.75    86.75    86.75 
BF             9.22    15.19     8.72 
d 5            1.00    19.96    26.72 
d13           27.90     8.94     2.18 
d14            9.16     2.40     2.24 
d20            5.20     5.99    12.61 
d23            6.00    11.97     5.50 
入射瞳位置    19.11   111.46   269.61
射出瞳位置    84.87  -191.69    71.39 
前側主点位置  23.70   133.58   454.83 
後側主点位置  -4.35   -25.49   -84.68 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      40.72        10.98         2.44         -4.27
2    6      -7.49         7.91         0.42         -6.05
3   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
4   15      22.98        12.06        -6.61        -13.16
5   21      17.68         3.33         0.48         -1.48
6   24       ∞           4.01         1.60         -1.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -79.49
2       2     46.90
3       4     60.98
4       6     -8.65
5       8    -25.76
6      10    -23.28
7      12     16.47
8      15     14.47
9      17    -10.05
10      19     20.29
11      21     16.80
12      22   -383.82
数値実施例４
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1         55.796    1.80   1.84666    23.9       38.80
2         32.207    6.50   1.60311    60.6       35.32
3        889.522    0.20                         34.09
4         32.514    3.26   1.69680    55.5       29.16
5         89.238  (可変)                         28.56
6         70.612    1.00   1.88300    40.8       18.93
7          8.160    3.96                         13.38
8        169.349    0.85   1.80610    33.3       13.02
9         17.698    2.08                         12.37
10        -27.858    0.80   1.80400    46.6       12.35
11         86.365    0.09                         12.65
12         23.231    2.33   1.92286    18.9       12.99
13        -66.340  (可変)                         12.93
14(絞り)    ∞     (可変)                          8.15
15*        12.888    2.94   1.58313    59.4       11.61
16       -151.329    5.31                         11.29
17       1337.235    0.80   1.80518    25.4        9.21
18         14.239    0.19                          8.89
19*        16.466    2.44   1.58313    59.4        8.93
20        -30.911  (可変)                          9.25
21         22.924    2.21   1.69680    55.5        9.99
22        -28.432    0.80   1.84666    23.9        9.88
23       -115.180  (可変)                          9.82
24          ∞       0.19   1.54400    60.0       20.00
25          ∞       0.26   1.54400    60.0       20.00
26          ∞       0.80   1.51400    70.0       20.00
27          ∞       0.19   1.54400    60.0       20.00
28          ∞       1.00                         20.00
29          ∞       0.50   1.49000    70.0       20.00
30          ∞       1.00                         20.00
31          ∞                                 20.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-1.46246e+000  A 4= 3.98811e-005  A 6=-2.10269e-009  A 8= 1.14020e-011  
第19面
K =-9.97784e-001  A 4=-4.36903e-005  
各種データ
ズーム比      9.79 
焦点距離       4.53    21.95    44.31 
Fナンバー      1.85     2.62     2.88
半画角（度）   37.49     8.99     4.48 
像高           3.47     3.47     3.47
レンズ全長    91.33    91.33    91.33
BF            10.34    16.76    16.86
d 5            0.68    21.09    28.26
d13           21.09     5.35     2.70 
d14           15.74     5.05     2.35 
d20            5.91     5.51     3.60 
d23            7.07    13.50    13.59 
d31           -0.01    -0.01    -0.01 
入射瞳位置    19.92    95.32   190.15 
射出瞳位置    35.54  -107.92   -54.62 
前側主点位置  25.02   112.80   198.51
後側主点位置  -4.54   -21.96   -44.32
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      48.86        11.76         2.32         -4.90
2    6      -8.44        11.11         0.78         -8.58
3   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
4   15      21.48        11.68         0.90         -9.07
5   21      30.95         3.01         0.18         -1.57
6   24       ∞           3.94         1.64         -1.64
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -93.24
2       2     55.25
3       4     71.71
4       6    -10.53
5       8    -24.58
6      10    -26.12
7      12     18.88
8      15     20.50
9      17    -17.88
10      19     18.78
11      21     18.54
12      22    -44.78
数値実施例５
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1         55.044    1.80   1.84666    23.9       47.30
2         32.377    7.98   1.60311    60.6       41.76
3        384.477    0.20                         40.60
4         29.483    3.37   1.69680    55.5       29.54
5         70.172  (可変)                         28.37
6         53.719    1.00   1.88300    40.8       21.77
7          8.281    4.02                         14.43
8         65.026    0.85   1.80610    33.3       14.26
9         14.683    2.24                         13.14
10        -29.241    0.80   1.80400    46.6       13.15
11         58.250    0.12                         13.31
12         21.358    2.23   1.92286    18.9       13.60
13        -90.257  (可変)                         13.47
14(絞り)    ∞     (可変)                          7.99
15*        12.709    3.22   1.58313    59.4       10.60
16       -213.627    4.58                         10.21
17        111.036    0.80   1.80518    25.4        9.32
18         14.346    0.44                          9.30
19*        17.010    2.46   1.58313    59.4        9.47
20        -30.355  (可変)                          9.72
21         21.876    2.45   1.69680    55.5       10.46
22        -23.378    0.80   1.84666    23.9       10.30
23       -187.189  (可変)                         10.20
24          ∞       0.19   1.54400    60.0       20.00
25          ∞       0.26   1.54400    60.0       20.00
26          ∞       0.80   1.51400    70.0       20.00
27          ∞       0.19   1.54400    60.0       20.00
28          ∞       1.00                         20.00
29          ∞       0.50   1.49000    70.0       20.00
30          ∞       1.00                         20.00
31          ∞                                 20.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-1.10400e+000  A 4= 1.25699e-005  A 6= 4.59169e-008  A 8= 1.14020e-011  
第19面
K =-1.35359e+000  A 4=-3.00917e-005  A 6= 3.13643e-008  
各種データ
ズーム比      9.79 
焦点距離       3.97    20.23    38.90 
Fナンバー      1.85     2.62     2.88
半画角（度）   41.16     9.74     5.10 
像高           3.47     3.47     3.47
レンズ全長    92.04    92.04    92.04 
BF            10.05    15.06    16.94 
d 5            0.68    19.89    26.64 
d13           22.99     4.30     2.18 
d14           15.41     6.00     2.24 
d20            3.54     7.43     4.67 
d23            6.77    11.79    13.66 
d31           -0.00    -0.00    -0.00 
入射瞳位置    21.96    88.67   161.04 
射出瞳位置    31.33  -226.62   -58.41 
前側主点位置  26.44   107.10   174.04 
後側主点位置  -3.97   -20.23   -38.90 
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      50.01        13.35         2.55         -5.66
2    6      -8.26        11.26         1.11         -8.21
3   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
4   15      19.98        11.50         1.97         -8.11
5   21      33.33         3.25        -0.02         -1.90
6   24       ∞           3.94         1.64         -1.64
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -96.37
2       2     58.12
3       4     70.57
4       6    -11.20
5       8    -23.71
6      10    -24.12
7      12     18.90
8      15     20.68
9      17    -20.54
10      19     19.06
11      21     16.59
12      22    -31.62
数値実施例６
面データ
面番号       r        d      nd         νd       有効径
1         57.988    1.35   1.84666    23.9       32.48
2         30.819    6.04   1.60311    60.6       30.94
3       -324.997    0.18                         30.75
4         26.823    3.48   1.69680    55.5       29.44
5         68.066  (可変)                         29.01
6        104.465    0.70   1.88300    40.8       14.32
7          7.051    3.43                         10.74
8        -61.146    0.60   1.83481    42.7       10.39
9         44.846    0.83                         10.20
10        -26.683    0.60   1.80400    46.6       10.19
11         51.085    0.05                         10.33
12         18.984    1.79   1.92286    18.9       10.52
13       -101.633  (可変)                         10.42
14(絞り)    ∞     (可変)                          9.77
15*        10.654    3.45   1.58313    59.4       11.93
16        -36.872    5.20                         11.59
17         51.015    0.60   1.80518    25.4        8.72
18          6.982    0.48                          8.30
19*         9.565    2.44   1.58313    59.4        8.45
20         51.062  (可変)                          8.56
21         15.217    2.19   1.69680    55.5        9.79
22        -68.564    1.00   1.84666    23.9        9.61
23        -66.242  (可変)                          9.47
24          ∞       0.31   1.54400    60.0       20.00
25          ∞       1.00   1.51400    70.0       20.00
26          ∞       0.26   1.54400    60.0       20.00
27          ∞       0.31   1.54400    60.0       20.00
28          ∞       1.15                         20.00
29          ∞       0.50   1.49000    70.0       20.00
30          ∞       0.48                         20.00
31          ∞                                 20.00
像面        ∞   
非球面データ
第15面
K =-1.20929e+000  A 4= 7.62696e-006  A 6=-2.31839e-007  A 8=-9.01539e-010  
第19面
K = 1.65150e+000  A 4=-1.66367e-004  A 6=-2.00848e-006  
各種データ
ズーム比     21.00 
焦点距離       4.37    26.89    91.70 
Fナンバー      1.85     2.61     2.88 
半画角（度）   34.49     6.37     1.87 
像高           3.00     3.00     3.00 
レンズ全長    86.89    86.89    86.89 
BF             9.22    16.05     8.72 
d 5            1.00    20.23    27.08 
d13           28.26     9.04     2.18 
d14            8.80     2.40     2.24 
d20            5.20     4.77    12.26 
d23            6.00    12.83     5.50 
入射瞳位置    19.22   115.40   290.04
射出瞳位置   146.13   -86.72    96.73
前側主点位置  23.72   133.95   468.68
後側主点位置  -4.35   -26.87   -91.68
ズームレンズ群データ
群  始面    焦点距離  レンズ構成長  前側主点位置  後側主点位置
1    1      40.95        11.05         2.39         -4.36
2    6      -7.21         7.99         0.62         -5.77
3   14       ∞           0.00         0.00         -0.00
4   15      22.44        12.17        -7.28        -13.18
5   21      18.03         3.19         0.37         -1.49
6   24       ∞           4.01         1.60         -1.60
単レンズデータ
レンズ  始面  焦点距離
1       1    -79.50
2       2     46.97
3       4     61.40
4       6     -8.59
5       8    -30.91
6      10    -21.73
7      12     17.46
8      15     14.56
9      17    -10.11
10      19     19.76
11      21     18.07
12      22    1929.34
【００４７】
【表１】
0005455665.tif 000003
【００４８】
次に本発明のズームレンズを撮影光学系として用いたビデオカメラの実施例を図１３を用いて説明する。図１３において、１０はビデオカメラ本体、１１は本発明のズームレンズによって構成された撮影光学系である。１２は撮影光学系１１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。１３は撮像素子１２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記憶するメモリ、１４は不図示の表示素子によって表示された被写体像を観察するためのファインダーである。このように本発明のズームレンズをビデオカメラ等の撮像装置に適用することにより、小型で高い光学性能を有する撮像装置が実現できる。尚、本発明のズームレンズはデジタルスチルカメラにも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
Ｌ１…第１レンズ群、  Ｌ２…第２レンズ群、  Ｌ３…第３レンズ群、  Ｌ４…第４レンズ群、  ＳＰ…絞り、  ＩＰ…結像面、  Ｇ…ＣＣＤのフォースプレートやローパスフィルター等のガラスブロック、  球面収差…実線：ｄ線、２点鎖線：ｇ線、  非点収差…ΔＳ：ｄ線サジタル像面、ΔＭ：ｄ線メリディオナル像面、  歪曲…ｄ線、  倍率色収差…２点鎖線：ｇ線
【図９】
0005455665.tif 000004
【図１】
0005455665.tif 000005
【図２】
0005455665.tif 000006
【図３】
0005455665.tif 000007
【図４】
0005455665.tif 000008
【図５】
0005455665.tif 000009
【図６】
0005455665.tif 000010
【図７】
0005455665.tif 000011
【図８】
0005455665.tif 000012
【図１０】
0005455665.tif 000013
【図１１】
0005455665.tif 000014
【図１２】
0005455665.tif 000015
【図１３】
0005455665.tif 000016